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숙명여자대학교 연구처 · 산학협력단

(사진 왼쪽부터) 이병철, 이정복 생명시스템학부 교수

숙명여자대학교 생명시스템학부 이병철·이정복 교수 연구팀이 여성 생식기관을 실제 인체와 유사하게 구현하는 오가노이드와 장기칩 기반의 3D 바이오모사 기술을 활용해 여성질환 연구와 정밀의료를 발전시킬 차세대 플랫폼의 방향을 제시했다.

연구팀은 기존의 동물모델과 2차원 세포배양 방식이 실제 인체의 입체적인 구조와 복잡한 생리환경을 충분히 구현하기 어렵다는 한계에 주목했다. 이에 대한 대안으로 인간의 조직과 장기 환경을 보다 정밀하게 재현할 수 있는 오가노이드와 장기칩 기술을 제시했다.

오가노이드는 인간 유래 세포를 이용해 실제 조직과 유사한 구조와 특성을 구현하는 기술로, 환자별 특성까지 반영할 수 있다는 장점이 있다. 장기칩은 미세한 유체의 흐름과 기계적 자극 등을 활용해 실제 인체 장기 내부의 환경을 보다 정밀하게 재현할 수 있다.

이번 논문에서는 난소, 난관, 자궁, 자궁경부, 태반 등 여성 생식기관에 적용되고 있는 오가노이드와 장기칩 기술을 종합적으로 분석했다. 연구팀은 각 기술의 장점과 한계를 살펴보고 질환 모델링, 약물 스크리닝, 독성 평가 등 다양한 분야에서의 활용 가능성을 제시했다.

특히 여성 생식기관의 특성을 반영한 3D 모델이 수정과 배아 발달, 착상 과정뿐 아니라 감염과 염증, 태반 기능 연구 등으로 활용 범위를 넓혀가고 있다는 점을 설명했다. 이를 통해 실제 인체에서 일어나는 복잡한 생리 현상과 질병 발생 과정을 보다 정밀하게 연구할 수 있을 것으로 기대된다.

(사진 왼쪽부터) 이채연 석사과정생, 최윤서 석박통합과정생

연구팀은 앞으로 오가노이드와 장기칩의 장점을 결합한 연구가 중요하다고 강조했다. 또한 여러 장기를 연결해 인체의 상호작용을 구현하는 다중 장기칩 기술과 단일세포·공간 오믹스, 컴퓨터 모델링, AI 분석 기술을 융합할 필요가 있다고 제시했다.

이러한 기술이 발전하면 여성 생식질환의 발생 원인을 보다 정밀하게 분석하고, 치료 효과와 약물의 독성을 예측할 수 있는 인간 중심의 연구 플랫폼으로 발전할 수 있을 것으로 연구팀은 기대했다.

이병철 교수는 “이번 연구는 오가노이드와 장기칩을 중심으로 여성 생식기관을 실제 인체에 가깝게 구현하는 최신 기술의 흐름과 한계를 종합적으로 제시했다는 데 의미가 있다”며 “향후 이러한 3D 바이오모사 플랫폼이 여성질환의 기전 연구와 신약 개발, 환자 맞춤형 정밀의료를 연결하는 핵심 연구도구로 발전할 것으로 기대한다”고 밝혔다.

이번 연구에는 이채연 석사과정생과 최윤서 석박통합과정생이 공동 제1저자로 참여했다. 연구 결과는 국제학술지 ‘Biomaterials Research’(IF=9.8, JCR 상위 11.2%)에 9월 3일 게재됐다.

(논문명: Female Reproductive Tract Modeling through Advanced 3D Biomimetic Platforms)